blk-throttle: Fix io statistics for cgroup v1
[linux-block.git] / include / linux / blk-mq.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 #ifndef BLK_MQ_H
3 #define BLK_MQ_H
4
5 #include <linux/blkdev.h>
6 #include <linux/sbitmap.h>
7 #include <linux/lockdep.h>
8 #include <linux/scatterlist.h>
9 #include <linux/prefetch.h>
10 #include <linux/srcu.h>
11
12 struct blk_mq_tags;
13 struct blk_flush_queue;
14
15 #define BLKDEV_MIN_RQ   4
16 #define BLKDEV_DEFAULT_RQ       128
17
18 enum rq_end_io_ret {
19         RQ_END_IO_NONE,
20         RQ_END_IO_FREE,
21 };
22
23 typedef enum rq_end_io_ret (rq_end_io_fn)(struct request *, blk_status_t);
24
25 /*
26  * request flags */
27 typedef __u32 __bitwise req_flags_t;
28
29 /* drive already may have started this one */
30 #define RQF_STARTED             ((__force req_flags_t)(1 << 1))
31 /* request for flush sequence */
32 #define RQF_FLUSH_SEQ           ((__force req_flags_t)(1 << 4))
33 /* merge of different types, fail separately */
34 #define RQF_MIXED_MERGE         ((__force req_flags_t)(1 << 5))
35 /* track inflight for MQ */
36 #define RQF_MQ_INFLIGHT         ((__force req_flags_t)(1 << 6))
37 /* don't call prep for this one */
38 #define RQF_DONTPREP            ((__force req_flags_t)(1 << 7))
39 /* use hctx->sched_tags */
40 #define RQF_SCHED_TAGS          ((__force req_flags_t)(1 << 8))
41 /* use an I/O scheduler for this request */
42 #define RQF_USE_SCHED           ((__force req_flags_t)(1 << 9))
43 /* vaguely specified driver internal error.  Ignored by the block layer */
44 #define RQF_FAILED              ((__force req_flags_t)(1 << 10))
45 /* don't warn about errors */
46 #define RQF_QUIET               ((__force req_flags_t)(1 << 11))
47 /* account into disk and partition IO statistics */
48 #define RQF_IO_STAT             ((__force req_flags_t)(1 << 13))
49 /* runtime pm request */
50 #define RQF_PM                  ((__force req_flags_t)(1 << 15))
51 /* on IO scheduler merge hash */
52 #define RQF_HASHED              ((__force req_flags_t)(1 << 16))
53 /* track IO completion time */
54 #define RQF_STATS               ((__force req_flags_t)(1 << 17))
55 /* Look at ->special_vec for the actual data payload instead of the
56    bio chain. */
57 #define RQF_SPECIAL_PAYLOAD     ((__force req_flags_t)(1 << 18))
58 /* The per-zone write lock is held for this request */
59 #define RQF_ZONE_WRITE_LOCKED   ((__force req_flags_t)(1 << 19))
60 /* ->timeout has been called, don't expire again */
61 #define RQF_TIMED_OUT           ((__force req_flags_t)(1 << 21))
62 #define RQF_RESV                ((__force req_flags_t)(1 << 23))
63
64 /* flags that prevent us from merging requests: */
65 #define RQF_NOMERGE_FLAGS \
66         (RQF_STARTED | RQF_FLUSH_SEQ | RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
67
68 enum mq_rq_state {
69         MQ_RQ_IDLE              = 0,
70         MQ_RQ_IN_FLIGHT         = 1,
71         MQ_RQ_COMPLETE          = 2,
72 };
73
74 /*
75  * Try to put the fields that are referenced together in the same cacheline.
76  *
77  * If you modify this structure, make sure to update blk_rq_init() and
78  * especially blk_mq_rq_ctx_init() to take care of the added fields.
79  */
80 struct request {
81         struct request_queue *q;
82         struct blk_mq_ctx *mq_ctx;
83         struct blk_mq_hw_ctx *mq_hctx;
84
85         blk_opf_t cmd_flags;            /* op and common flags */
86         req_flags_t rq_flags;
87
88         int tag;
89         int internal_tag;
90
91         unsigned int timeout;
92
93         /* the following two fields are internal, NEVER access directly */
94         unsigned int __data_len;        /* total data len */
95         sector_t __sector;              /* sector cursor */
96
97         struct bio *bio;
98         struct bio *biotail;
99
100         union {
101                 struct list_head queuelist;
102                 struct request *rq_next;
103         };
104
105         struct block_device *part;
106 #ifdef CONFIG_BLK_RQ_ALLOC_TIME
107         /* Time that the first bio started allocating this request. */
108         u64 alloc_time_ns;
109 #endif
110         /* Time that this request was allocated for this IO. */
111         u64 start_time_ns;
112         /* Time that I/O was submitted to the device. */
113         u64 io_start_time_ns;
114
115 #ifdef CONFIG_BLK_WBT
116         unsigned short wbt_flags;
117 #endif
118         /*
119          * rq sectors used for blk stats. It has the same value
120          * with blk_rq_sectors(rq), except that it never be zeroed
121          * by completion.
122          */
123         unsigned short stats_sectors;
124
125         /*
126          * Number of scatter-gather DMA addr+len pairs after
127          * physical address coalescing is performed.
128          */
129         unsigned short nr_phys_segments;
130
131 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_INTEGRITY
132         unsigned short nr_integrity_segments;
133 #endif
134
135 #ifdef CONFIG_BLK_INLINE_ENCRYPTION
136         struct bio_crypt_ctx *crypt_ctx;
137         struct blk_crypto_keyslot *crypt_keyslot;
138 #endif
139
140         unsigned short ioprio;
141
142         enum mq_rq_state state;
143         atomic_t ref;
144
145         unsigned long deadline;
146
147         /*
148          * The hash is used inside the scheduler, and killed once the
149          * request reaches the dispatch list. The ipi_list is only used
150          * to queue the request for softirq completion, which is long
151          * after the request has been unhashed (and even removed from
152          * the dispatch list).
153          */
154         union {
155                 struct hlist_node hash; /* merge hash */
156                 struct llist_node ipi_list;
157         };
158
159         /*
160          * The rb_node is only used inside the io scheduler, requests
161          * are pruned when moved to the dispatch queue. So let the
162          * completion_data share space with the rb_node.
163          */
164         union {
165                 struct rb_node rb_node; /* sort/lookup */
166                 struct bio_vec special_vec;
167                 void *completion_data;
168         };
169
170         /*
171          * Three pointers are available for the IO schedulers, if they need
172          * more they have to dynamically allocate it.
173          */
174         struct {
175                 struct io_cq            *icq;
176                 void                    *priv[2];
177         } elv;
178
179         struct {
180                 unsigned int            seq;
181                 struct list_head        list;
182                 rq_end_io_fn            *saved_end_io;
183         } flush;
184
185         union {
186                 struct __call_single_data csd;
187                 u64 fifo_time;
188         };
189
190         /*
191          * completion callback.
192          */
193         rq_end_io_fn *end_io;
194         void *end_io_data;
195 };
196
197 static inline enum req_op req_op(const struct request *req)
198 {
199         return req->cmd_flags & REQ_OP_MASK;
200 }
201
202 static inline bool blk_rq_is_passthrough(struct request *rq)
203 {
204         return blk_op_is_passthrough(rq->cmd_flags);
205 }
206
207 static inline unsigned short req_get_ioprio(struct request *req)
208 {
209         return req->ioprio;
210 }
211
212 #define rq_data_dir(rq)         (op_is_write(req_op(rq)) ? WRITE : READ)
213
214 #define rq_dma_dir(rq) \
215         (op_is_write(req_op(rq)) ? DMA_TO_DEVICE : DMA_FROM_DEVICE)
216
217 #define rq_list_add(listptr, rq)        do {            \
218         (rq)->rq_next = *(listptr);                     \
219         *(listptr) = rq;                                \
220 } while (0)
221
222 #define rq_list_add_tail(lastpptr, rq)  do {            \
223         (rq)->rq_next = NULL;                           \
224         **(lastpptr) = rq;                              \
225         *(lastpptr) = &rq->rq_next;                     \
226 } while (0)
227
228 #define rq_list_pop(listptr)                            \
229 ({                                                      \
230         struct request *__req = NULL;                   \
231         if ((listptr) && *(listptr))    {               \
232                 __req = *(listptr);                     \
233                 *(listptr) = __req->rq_next;            \
234         }                                               \
235         __req;                                          \
236 })
237
238 #define rq_list_peek(listptr)                           \
239 ({                                                      \
240         struct request *__req = NULL;                   \
241         if ((listptr) && *(listptr))                    \
242                 __req = *(listptr);                     \
243         __req;                                          \
244 })
245
246 #define rq_list_for_each(listptr, pos)                  \
247         for (pos = rq_list_peek((listptr)); pos; pos = rq_list_next(pos))
248
249 #define rq_list_for_each_safe(listptr, pos, nxt)                        \
250         for (pos = rq_list_peek((listptr)), nxt = rq_list_next(pos);    \
251                 pos; pos = nxt, nxt = pos ? rq_list_next(pos) : NULL)
252
253 #define rq_list_next(rq)        (rq)->rq_next
254 #define rq_list_empty(list)     ((list) == (struct request *) NULL)
255
256 /**
257  * rq_list_move() - move a struct request from one list to another
258  * @src: The source list @rq is currently in
259  * @dst: The destination list that @rq will be appended to
260  * @rq: The request to move
261  * @prev: The request preceding @rq in @src (NULL if @rq is the head)
262  */
263 static inline void rq_list_move(struct request **src, struct request **dst,
264                                 struct request *rq, struct request *prev)
265 {
266         if (prev)
267                 prev->rq_next = rq->rq_next;
268         else
269                 *src = rq->rq_next;
270         rq_list_add(dst, rq);
271 }
272
273 /**
274  * enum blk_eh_timer_return - How the timeout handler should proceed
275  * @BLK_EH_DONE: The block driver completed the command or will complete it at
276  *      a later time.
277  * @BLK_EH_RESET_TIMER: Reset the request timer and continue waiting for the
278  *      request to complete.
279  */
280 enum blk_eh_timer_return {
281         BLK_EH_DONE,
282         BLK_EH_RESET_TIMER,
283 };
284
285 #define BLK_TAG_ALLOC_FIFO 0 /* allocate starting from 0 */
286 #define BLK_TAG_ALLOC_RR 1 /* allocate starting from last allocated tag */
287
288 /**
289  * struct blk_mq_hw_ctx - State for a hardware queue facing the hardware
290  * block device
291  */
292 struct blk_mq_hw_ctx {
293         struct {
294                 /** @lock: Protects the dispatch list. */
295                 spinlock_t              lock;
296                 /**
297                  * @dispatch: Used for requests that are ready to be
298                  * dispatched to the hardware but for some reason (e.g. lack of
299                  * resources) could not be sent to the hardware. As soon as the
300                  * driver can send new requests, requests at this list will
301                  * be sent first for a fairer dispatch.
302                  */
303                 struct list_head        dispatch;
304                  /**
305                   * @state: BLK_MQ_S_* flags. Defines the state of the hw
306                   * queue (active, scheduled to restart, stopped).
307                   */
308                 unsigned long           state;
309         } ____cacheline_aligned_in_smp;
310
311         /**
312          * @run_work: Used for scheduling a hardware queue run at a later time.
313          */
314         struct delayed_work     run_work;
315         /** @cpumask: Map of available CPUs where this hctx can run. */
316         cpumask_var_t           cpumask;
317         /**
318          * @next_cpu: Used by blk_mq_hctx_next_cpu() for round-robin CPU
319          * selection from @cpumask.
320          */
321         int                     next_cpu;
322         /**
323          * @next_cpu_batch: Counter of how many works left in the batch before
324          * changing to the next CPU.
325          */
326         int                     next_cpu_batch;
327
328         /** @flags: BLK_MQ_F_* flags. Defines the behaviour of the queue. */
329         unsigned long           flags;
330
331         /**
332          * @sched_data: Pointer owned by the IO scheduler attached to a request
333          * queue. It's up to the IO scheduler how to use this pointer.
334          */
335         void                    *sched_data;
336         /**
337          * @queue: Pointer to the request queue that owns this hardware context.
338          */
339         struct request_queue    *queue;
340         /** @fq: Queue of requests that need to perform a flush operation. */
341         struct blk_flush_queue  *fq;
342
343         /**
344          * @driver_data: Pointer to data owned by the block driver that created
345          * this hctx
346          */
347         void                    *driver_data;
348
349         /**
350          * @ctx_map: Bitmap for each software queue. If bit is on, there is a
351          * pending request in that software queue.
352          */
353         struct sbitmap          ctx_map;
354
355         /**
356          * @dispatch_from: Software queue to be used when no scheduler was
357          * selected.
358          */
359         struct blk_mq_ctx       *dispatch_from;
360         /**
361          * @dispatch_busy: Number used by blk_mq_update_dispatch_busy() to
362          * decide if the hw_queue is busy using Exponential Weighted Moving
363          * Average algorithm.
364          */
365         unsigned int            dispatch_busy;
366
367         /** @type: HCTX_TYPE_* flags. Type of hardware queue. */
368         unsigned short          type;
369         /** @nr_ctx: Number of software queues. */
370         unsigned short          nr_ctx;
371         /** @ctxs: Array of software queues. */
372         struct blk_mq_ctx       **ctxs;
373
374         /** @dispatch_wait_lock: Lock for dispatch_wait queue. */
375         spinlock_t              dispatch_wait_lock;
376         /**
377          * @dispatch_wait: Waitqueue to put requests when there is no tag
378          * available at the moment, to wait for another try in the future.
379          */
380         wait_queue_entry_t      dispatch_wait;
381
382         /**
383          * @wait_index: Index of next available dispatch_wait queue to insert
384          * requests.
385          */
386         atomic_t                wait_index;
387
388         /**
389          * @tags: Tags owned by the block driver. A tag at this set is only
390          * assigned when a request is dispatched from a hardware queue.
391          */
392         struct blk_mq_tags      *tags;
393         /**
394          * @sched_tags: Tags owned by I/O scheduler. If there is an I/O
395          * scheduler associated with a request queue, a tag is assigned when
396          * that request is allocated. Else, this member is not used.
397          */
398         struct blk_mq_tags      *sched_tags;
399
400         /** @queued: Number of queued requests. */
401         unsigned long           queued;
402         /** @run: Number of dispatched requests. */
403         unsigned long           run;
404
405         /** @numa_node: NUMA node the storage adapter has been connected to. */
406         unsigned int            numa_node;
407         /** @queue_num: Index of this hardware queue. */
408         unsigned int            queue_num;
409
410         /**
411          * @nr_active: Number of active requests. Only used when a tag set is
412          * shared across request queues.
413          */
414         atomic_t                nr_active;
415
416         /** @cpuhp_online: List to store request if CPU is going to die */
417         struct hlist_node       cpuhp_online;
418         /** @cpuhp_dead: List to store request if some CPU die. */
419         struct hlist_node       cpuhp_dead;
420         /** @kobj: Kernel object for sysfs. */
421         struct kobject          kobj;
422
423 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
424         /**
425          * @debugfs_dir: debugfs directory for this hardware queue. Named
426          * as cpu<cpu_number>.
427          */
428         struct dentry           *debugfs_dir;
429         /** @sched_debugfs_dir: debugfs directory for the scheduler. */
430         struct dentry           *sched_debugfs_dir;
431 #endif
432
433         /**
434          * @hctx_list: if this hctx is not in use, this is an entry in
435          * q->unused_hctx_list.
436          */
437         struct list_head        hctx_list;
438 };
439
440 /**
441  * struct blk_mq_queue_map - Map software queues to hardware queues
442  * @mq_map:       CPU ID to hardware queue index map. This is an array
443  *      with nr_cpu_ids elements. Each element has a value in the range
444  *      [@queue_offset, @queue_offset + @nr_queues).
445  * @nr_queues:    Number of hardware queues to map CPU IDs onto.
446  * @queue_offset: First hardware queue to map onto. Used by the PCIe NVMe
447  *      driver to map each hardware queue type (enum hctx_type) onto a distinct
448  *      set of hardware queues.
449  */
450 struct blk_mq_queue_map {
451         unsigned int *mq_map;
452         unsigned int nr_queues;
453         unsigned int queue_offset;
454 };
455
456 /**
457  * enum hctx_type - Type of hardware queue
458  * @HCTX_TYPE_DEFAULT:  All I/O not otherwise accounted for.
459  * @HCTX_TYPE_READ:     Just for READ I/O.
460  * @HCTX_TYPE_POLL:     Polled I/O of any kind.
461  * @HCTX_MAX_TYPES:     Number of types of hctx.
462  */
463 enum hctx_type {
464         HCTX_TYPE_DEFAULT,
465         HCTX_TYPE_READ,
466         HCTX_TYPE_POLL,
467
468         HCTX_MAX_TYPES,
469 };
470
471 /**
472  * struct blk_mq_tag_set - tag set that can be shared between request queues
473  * @ops:           Pointers to functions that implement block driver behavior.
474  * @map:           One or more ctx -> hctx mappings. One map exists for each
475  *                 hardware queue type (enum hctx_type) that the driver wishes
476  *                 to support. There are no restrictions on maps being of the
477  *                 same size, and it's perfectly legal to share maps between
478  *                 types.
479  * @nr_maps:       Number of elements in the @map array. A number in the range
480  *                 [1, HCTX_MAX_TYPES].
481  * @nr_hw_queues:  Number of hardware queues supported by the block driver that
482  *                 owns this data structure.
483  * @queue_depth:   Number of tags per hardware queue, reserved tags included.
484  * @reserved_tags: Number of tags to set aside for BLK_MQ_REQ_RESERVED tag
485  *                 allocations.
486  * @cmd_size:      Number of additional bytes to allocate per request. The block
487  *                 driver owns these additional bytes.
488  * @numa_node:     NUMA node the storage adapter has been connected to.
489  * @timeout:       Request processing timeout in jiffies.
490  * @flags:         Zero or more BLK_MQ_F_* flags.
491  * @driver_data:   Pointer to data owned by the block driver that created this
492  *                 tag set.
493  * @tags:          Tag sets. One tag set per hardware queue. Has @nr_hw_queues
494  *                 elements.
495  * @shared_tags:
496  *                 Shared set of tags. Has @nr_hw_queues elements. If set,
497  *                 shared by all @tags.
498  * @tag_list_lock: Serializes tag_list accesses.
499  * @tag_list:      List of the request queues that use this tag set. See also
500  *                 request_queue.tag_set_list.
501  * @srcu:          Use as lock when type of the request queue is blocking
502  *                 (BLK_MQ_F_BLOCKING).
503  */
504 struct blk_mq_tag_set {
505         const struct blk_mq_ops *ops;
506         struct blk_mq_queue_map map[HCTX_MAX_TYPES];
507         unsigned int            nr_maps;
508         unsigned int            nr_hw_queues;
509         unsigned int            queue_depth;
510         unsigned int            reserved_tags;
511         unsigned int            cmd_size;
512         int                     numa_node;
513         unsigned int            timeout;
514         unsigned int            flags;
515         void                    *driver_data;
516
517         struct blk_mq_tags      **tags;
518
519         struct blk_mq_tags      *shared_tags;
520
521         struct mutex            tag_list_lock;
522         struct list_head        tag_list;
523         struct srcu_struct      *srcu;
524 };
525
526 /**
527  * struct blk_mq_queue_data - Data about a request inserted in a queue
528  *
529  * @rq:   Request pointer.
530  * @last: If it is the last request in the queue.
531  */
532 struct blk_mq_queue_data {
533         struct request *rq;
534         bool last;
535 };
536
537 typedef bool (busy_tag_iter_fn)(struct request *, void *);
538
539 /**
540  * struct blk_mq_ops - Callback functions that implements block driver
541  * behaviour.
542  */
543 struct blk_mq_ops {
544         /**
545          * @queue_rq: Queue a new request from block IO.
546          */
547         blk_status_t (*queue_rq)(struct blk_mq_hw_ctx *,
548                                  const struct blk_mq_queue_data *);
549
550         /**
551          * @commit_rqs: If a driver uses bd->last to judge when to submit
552          * requests to hardware, it must define this function. In case of errors
553          * that make us stop issuing further requests, this hook serves the
554          * purpose of kicking the hardware (which the last request otherwise
555          * would have done).
556          */
557         void (*commit_rqs)(struct blk_mq_hw_ctx *);
558
559         /**
560          * @queue_rqs: Queue a list of new requests. Driver is guaranteed
561          * that each request belongs to the same queue. If the driver doesn't
562          * empty the @rqlist completely, then the rest will be queued
563          * individually by the block layer upon return.
564          */
565         void (*queue_rqs)(struct request **rqlist);
566
567         /**
568          * @get_budget: Reserve budget before queue request, once .queue_rq is
569          * run, it is driver's responsibility to release the
570          * reserved budget. Also we have to handle failure case
571          * of .get_budget for avoiding I/O deadlock.
572          */
573         int (*get_budget)(struct request_queue *);
574
575         /**
576          * @put_budget: Release the reserved budget.
577          */
578         void (*put_budget)(struct request_queue *, int);
579
580         /**
581          * @set_rq_budget_token: store rq's budget token
582          */
583         void (*set_rq_budget_token)(struct request *, int);
584         /**
585          * @get_rq_budget_token: retrieve rq's budget token
586          */
587         int (*get_rq_budget_token)(struct request *);
588
589         /**
590          * @timeout: Called on request timeout.
591          */
592         enum blk_eh_timer_return (*timeout)(struct request *);
593
594         /**
595          * @poll: Called to poll for completion of a specific tag.
596          */
597         int (*poll)(struct blk_mq_hw_ctx *, struct io_comp_batch *);
598
599         /**
600          * @complete: Mark the request as complete.
601          */
602         void (*complete)(struct request *);
603
604         /**
605          * @init_hctx: Called when the block layer side of a hardware queue has
606          * been set up, allowing the driver to allocate/init matching
607          * structures.
608          */
609         int (*init_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, void *, unsigned int);
610         /**
611          * @exit_hctx: Ditto for exit/teardown.
612          */
613         void (*exit_hctx)(struct blk_mq_hw_ctx *, unsigned int);
614
615         /**
616          * @init_request: Called for every command allocated by the block layer
617          * to allow the driver to set up driver specific data.
618          *
619          * Tag greater than or equal to queue_depth is for setting up
620          * flush request.
621          */
622         int (*init_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
623                             unsigned int, unsigned int);
624         /**
625          * @exit_request: Ditto for exit/teardown.
626          */
627         void (*exit_request)(struct blk_mq_tag_set *set, struct request *,
628                              unsigned int);
629
630         /**
631          * @cleanup_rq: Called before freeing one request which isn't completed
632          * yet, and usually for freeing the driver private data.
633          */
634         void (*cleanup_rq)(struct request *);
635
636         /**
637          * @busy: If set, returns whether or not this queue currently is busy.
638          */
639         bool (*busy)(struct request_queue *);
640
641         /**
642          * @map_queues: This allows drivers specify their own queue mapping by
643          * overriding the setup-time function that builds the mq_map.
644          */
645         void (*map_queues)(struct blk_mq_tag_set *set);
646
647 #ifdef CONFIG_BLK_DEBUG_FS
648         /**
649          * @show_rq: Used by the debugfs implementation to show driver-specific
650          * information about a request.
651          */
652         void (*show_rq)(struct seq_file *m, struct request *rq);
653 #endif
654 };
655
656 enum {
657         BLK_MQ_F_SHOULD_MERGE   = 1 << 0,
658         BLK_MQ_F_TAG_QUEUE_SHARED = 1 << 1,
659         /*
660          * Set when this device requires underlying blk-mq device for
661          * completing IO:
662          */
663         BLK_MQ_F_STACKING       = 1 << 2,
664         BLK_MQ_F_TAG_HCTX_SHARED = 1 << 3,
665         BLK_MQ_F_BLOCKING       = 1 << 5,
666         /* Do not allow an I/O scheduler to be configured. */
667         BLK_MQ_F_NO_SCHED       = 1 << 6,
668         /*
669          * Select 'none' during queue registration in case of a single hwq
670          * or shared hwqs instead of 'mq-deadline'.
671          */
672         BLK_MQ_F_NO_SCHED_BY_DEFAULT    = 1 << 7,
673         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT = 8,
674         BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS = 1,
675
676         BLK_MQ_S_STOPPED        = 0,
677         BLK_MQ_S_TAG_ACTIVE     = 1,
678         BLK_MQ_S_SCHED_RESTART  = 2,
679
680         /* hw queue is inactive after all its CPUs become offline */
681         BLK_MQ_S_INACTIVE       = 3,
682
683         BLK_MQ_MAX_DEPTH        = 10240,
684
685         BLK_MQ_CPU_WORK_BATCH   = 8,
686 };
687 #define BLK_MQ_FLAG_TO_ALLOC_POLICY(flags) \
688         ((flags >> BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT) & \
689                 ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1))
690 #define BLK_ALLOC_POLICY_TO_MQ_FLAG(policy) \
691         ((policy & ((1 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_BITS) - 1)) \
692                 << BLK_MQ_F_ALLOC_POLICY_START_BIT)
693
694 #define BLK_MQ_NO_HCTX_IDX      (-1U)
695
696 struct gendisk *__blk_mq_alloc_disk(struct blk_mq_tag_set *set, void *queuedata,
697                 struct lock_class_key *lkclass);
698 #define blk_mq_alloc_disk(set, queuedata)                               \
699 ({                                                                      \
700         static struct lock_class_key __key;                             \
701                                                                         \
702         __blk_mq_alloc_disk(set, queuedata, &__key);                    \
703 })
704 struct gendisk *blk_mq_alloc_disk_for_queue(struct request_queue *q,
705                 struct lock_class_key *lkclass);
706 struct request_queue *blk_mq_init_queue(struct blk_mq_tag_set *);
707 int blk_mq_init_allocated_queue(struct blk_mq_tag_set *set,
708                 struct request_queue *q);
709 void blk_mq_destroy_queue(struct request_queue *);
710
711 int blk_mq_alloc_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
712 int blk_mq_alloc_sq_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set,
713                 const struct blk_mq_ops *ops, unsigned int queue_depth,
714                 unsigned int set_flags);
715 void blk_mq_free_tag_set(struct blk_mq_tag_set *set);
716
717 void blk_mq_free_request(struct request *rq);
718
719 bool blk_mq_queue_inflight(struct request_queue *q);
720
721 enum {
722         /* return when out of requests */
723         BLK_MQ_REQ_NOWAIT       = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 0),
724         /* allocate from reserved pool */
725         BLK_MQ_REQ_RESERVED     = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 1),
726         /* set RQF_PM */
727         BLK_MQ_REQ_PM           = (__force blk_mq_req_flags_t)(1 << 2),
728 };
729
730 struct request *blk_mq_alloc_request(struct request_queue *q, blk_opf_t opf,
731                 blk_mq_req_flags_t flags);
732 struct request *blk_mq_alloc_request_hctx(struct request_queue *q,
733                 blk_opf_t opf, blk_mq_req_flags_t flags,
734                 unsigned int hctx_idx);
735
736 /*
737  * Tag address space map.
738  */
739 struct blk_mq_tags {
740         unsigned int nr_tags;
741         unsigned int nr_reserved_tags;
742         unsigned int active_queues;
743
744         struct sbitmap_queue bitmap_tags;
745         struct sbitmap_queue breserved_tags;
746
747         struct request **rqs;
748         struct request **static_rqs;
749         struct list_head page_list;
750
751         /*
752          * used to clear request reference in rqs[] before freeing one
753          * request pool
754          */
755         spinlock_t lock;
756 };
757
758 static inline struct request *blk_mq_tag_to_rq(struct blk_mq_tags *tags,
759                                                unsigned int tag)
760 {
761         if (tag < tags->nr_tags) {
762                 prefetch(tags->rqs[tag]);
763                 return tags->rqs[tag];
764         }
765
766         return NULL;
767 }
768
769 enum {
770         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS = 16,
771         BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK = (1 << BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS) - 1,
772 };
773
774 u32 blk_mq_unique_tag(struct request *rq);
775
776 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_hwq(u32 unique_tag)
777 {
778         return unique_tag >> BLK_MQ_UNIQUE_TAG_BITS;
779 }
780
781 static inline u16 blk_mq_unique_tag_to_tag(u32 unique_tag)
782 {
783         return unique_tag & BLK_MQ_UNIQUE_TAG_MASK;
784 }
785
786 /**
787  * blk_mq_rq_state() - read the current MQ_RQ_* state of a request
788  * @rq: target request.
789  */
790 static inline enum mq_rq_state blk_mq_rq_state(struct request *rq)
791 {
792         return READ_ONCE(rq->state);
793 }
794
795 static inline int blk_mq_request_started(struct request *rq)
796 {
797         return blk_mq_rq_state(rq) != MQ_RQ_IDLE;
798 }
799
800 static inline int blk_mq_request_completed(struct request *rq)
801 {
802         return blk_mq_rq_state(rq) == MQ_RQ_COMPLETE;
803 }
804
805 /*
806  * 
807  * Set the state to complete when completing a request from inside ->queue_rq.
808  * This is used by drivers that want to ensure special complete actions that
809  * need access to the request are called on failure, e.g. by nvme for
810  * multipathing.
811  */
812 static inline void blk_mq_set_request_complete(struct request *rq)
813 {
814         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
815 }
816
817 /*
818  * Complete the request directly instead of deferring it to softirq or
819  * completing it another CPU. Useful in preemptible instead of an interrupt.
820  */
821 static inline void blk_mq_complete_request_direct(struct request *rq,
822                    void (*complete)(struct request *rq))
823 {
824         WRITE_ONCE(rq->state, MQ_RQ_COMPLETE);
825         complete(rq);
826 }
827
828 void blk_mq_start_request(struct request *rq);
829 void blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
830 void __blk_mq_end_request(struct request *rq, blk_status_t error);
831 void blk_mq_end_request_batch(struct io_comp_batch *ib);
832
833 /*
834  * Only need start/end time stamping if we have iostat or
835  * blk stats enabled, or using an IO scheduler.
836  */
837 static inline bool blk_mq_need_time_stamp(struct request *rq)
838 {
839         return (rq->rq_flags & (RQF_IO_STAT | RQF_STATS | RQF_USE_SCHED));
840 }
841
842 static inline bool blk_mq_is_reserved_rq(struct request *rq)
843 {
844         return rq->rq_flags & RQF_RESV;
845 }
846
847 /*
848  * Batched completions only work when there is no I/O error and no special
849  * ->end_io handler.
850  */
851 static inline bool blk_mq_add_to_batch(struct request *req,
852                                        struct io_comp_batch *iob, int ioerror,
853                                        void (*complete)(struct io_comp_batch *))
854 {
855         if (!iob || (req->rq_flags & RQF_USE_SCHED) || ioerror ||
856                         (req->end_io && !blk_rq_is_passthrough(req)))
857                 return false;
858
859         if (!iob->complete)
860                 iob->complete = complete;
861         else if (iob->complete != complete)
862                 return false;
863         iob->need_ts |= blk_mq_need_time_stamp(req);
864         rq_list_add(&iob->req_list, req);
865         return true;
866 }
867
868 void blk_mq_requeue_request(struct request *rq, bool kick_requeue_list);
869 void blk_mq_kick_requeue_list(struct request_queue *q);
870 void blk_mq_delay_kick_requeue_list(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
871 void blk_mq_complete_request(struct request *rq);
872 bool blk_mq_complete_request_remote(struct request *rq);
873 void blk_mq_stop_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
874 void blk_mq_start_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx);
875 void blk_mq_stop_hw_queues(struct request_queue *q);
876 void blk_mq_start_hw_queues(struct request_queue *q);
877 void blk_mq_start_stopped_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
878 void blk_mq_start_stopped_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
879 void blk_mq_quiesce_queue(struct request_queue *q);
880 void blk_mq_wait_quiesce_done(struct blk_mq_tag_set *set);
881 void blk_mq_quiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
882 void blk_mq_unquiesce_tagset(struct blk_mq_tag_set *set);
883 void blk_mq_unquiesce_queue(struct request_queue *q);
884 void blk_mq_delay_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, unsigned long msecs);
885 void blk_mq_run_hw_queue(struct blk_mq_hw_ctx *hctx, bool async);
886 void blk_mq_run_hw_queues(struct request_queue *q, bool async);
887 void blk_mq_delay_run_hw_queues(struct request_queue *q, unsigned long msecs);
888 void blk_mq_tagset_busy_iter(struct blk_mq_tag_set *tagset,
889                 busy_tag_iter_fn *fn, void *priv);
890 void blk_mq_tagset_wait_completed_request(struct blk_mq_tag_set *tagset);
891 void blk_mq_freeze_queue(struct request_queue *q);
892 void blk_mq_unfreeze_queue(struct request_queue *q);
893 void blk_freeze_queue_start(struct request_queue *q);
894 void blk_mq_freeze_queue_wait(struct request_queue *q);
895 int blk_mq_freeze_queue_wait_timeout(struct request_queue *q,
896                                      unsigned long timeout);
897
898 void blk_mq_map_queues(struct blk_mq_queue_map *qmap);
899 void blk_mq_update_nr_hw_queues(struct blk_mq_tag_set *set, int nr_hw_queues);
900
901 void blk_mq_quiesce_queue_nowait(struct request_queue *q);
902
903 unsigned int blk_mq_rq_cpu(struct request *rq);
904
905 bool __blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q);
906 static inline bool blk_should_fake_timeout(struct request_queue *q)
907 {
908         if (IS_ENABLED(CONFIG_FAIL_IO_TIMEOUT) &&
909             test_bit(QUEUE_FLAG_FAIL_IO, &q->queue_flags))
910                 return __blk_should_fake_timeout(q);
911         return false;
912 }
913
914 /**
915  * blk_mq_rq_from_pdu - cast a PDU to a request
916  * @pdu: the PDU (Protocol Data Unit) to be casted
917  *
918  * Return: request
919  *
920  * Driver command data is immediately after the request. So subtract request
921  * size to get back to the original request.
922  */
923 static inline struct request *blk_mq_rq_from_pdu(void *pdu)
924 {
925         return pdu - sizeof(struct request);
926 }
927
928 /**
929  * blk_mq_rq_to_pdu - cast a request to a PDU
930  * @rq: the request to be casted
931  *
932  * Return: pointer to the PDU
933  *
934  * Driver command data is immediately after the request. So add request to get
935  * the PDU.
936  */
937 static inline void *blk_mq_rq_to_pdu(struct request *rq)
938 {
939         return rq + 1;
940 }
941
942 #define queue_for_each_hw_ctx(q, hctx, i)                               \
943         xa_for_each(&(q)->hctx_table, (i), (hctx))
944
945 #define hctx_for_each_ctx(hctx, ctx, i)                                 \
946         for ((i) = 0; (i) < (hctx)->nr_ctx &&                           \
947              ({ ctx = (hctx)->ctxs[(i)]; 1; }); (i)++)
948
949 static inline void blk_mq_cleanup_rq(struct request *rq)
950 {
951         if (rq->q->mq_ops->cleanup_rq)
952                 rq->q->mq_ops->cleanup_rq(rq);
953 }
954
955 static inline void blk_rq_bio_prep(struct request *rq, struct bio *bio,
956                 unsigned int nr_segs)
957 {
958         rq->nr_phys_segments = nr_segs;
959         rq->__data_len = bio->bi_iter.bi_size;
960         rq->bio = rq->biotail = bio;
961         rq->ioprio = bio_prio(bio);
962 }
963
964 void blk_mq_hctx_set_fq_lock_class(struct blk_mq_hw_ctx *hctx,
965                 struct lock_class_key *key);
966
967 static inline bool rq_is_sync(struct request *rq)
968 {
969         return op_is_sync(rq->cmd_flags);
970 }
971
972 void blk_rq_init(struct request_queue *q, struct request *rq);
973 int blk_rq_prep_clone(struct request *rq, struct request *rq_src,
974                 struct bio_set *bs, gfp_t gfp_mask,
975                 int (*bio_ctr)(struct bio *, struct bio *, void *), void *data);
976 void blk_rq_unprep_clone(struct request *rq);
977 blk_status_t blk_insert_cloned_request(struct request *rq);
978
979 struct rq_map_data {
980         struct page **pages;
981         unsigned long offset;
982         unsigned short page_order;
983         unsigned short nr_entries;
984         bool null_mapped;
985         bool from_user;
986 };
987
988 int blk_rq_map_user(struct request_queue *, struct request *,
989                 struct rq_map_data *, void __user *, unsigned long, gfp_t);
990 int blk_rq_map_user_io(struct request *, struct rq_map_data *,
991                 void __user *, unsigned long, gfp_t, bool, int, bool, int);
992 int blk_rq_map_user_iov(struct request_queue *, struct request *,
993                 struct rq_map_data *, const struct iov_iter *, gfp_t);
994 int blk_rq_unmap_user(struct bio *);
995 int blk_rq_map_kern(struct request_queue *, struct request *, void *,
996                 unsigned int, gfp_t);
997 int blk_rq_append_bio(struct request *rq, struct bio *bio);
998 void blk_execute_rq_nowait(struct request *rq, bool at_head);
999 blk_status_t blk_execute_rq(struct request *rq, bool at_head);
1000 bool blk_rq_is_poll(struct request *rq);
1001
1002 struct req_iterator {
1003         struct bvec_iter iter;
1004         struct bio *bio;
1005 };
1006
1007 #define __rq_for_each_bio(_bio, rq)     \
1008         if ((rq->bio))                  \
1009                 for (_bio = (rq)->bio; _bio; _bio = _bio->bi_next)
1010
1011 #define rq_for_each_segment(bvl, _rq, _iter)                    \
1012         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1013                 bio_for_each_segment(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1014
1015 #define rq_for_each_bvec(bvl, _rq, _iter)                       \
1016         __rq_for_each_bio(_iter.bio, _rq)                       \
1017                 bio_for_each_bvec(bvl, _iter.bio, _iter.iter)
1018
1019 #define rq_iter_last(bvec, _iter)                               \
1020                 (_iter.bio->bi_next == NULL &&                  \
1021                  bio_iter_last(bvec, _iter.iter))
1022
1023 /*
1024  * blk_rq_pos()                 : the current sector
1025  * blk_rq_bytes()               : bytes left in the entire request
1026  * blk_rq_cur_bytes()           : bytes left in the current segment
1027  * blk_rq_sectors()             : sectors left in the entire request
1028  * blk_rq_cur_sectors()         : sectors left in the current segment
1029  * blk_rq_stats_sectors()       : sectors of the entire request used for stats
1030  */
1031 static inline sector_t blk_rq_pos(const struct request *rq)
1032 {
1033         return rq->__sector;
1034 }
1035
1036 static inline unsigned int blk_rq_bytes(const struct request *rq)
1037 {
1038         return rq->__data_len;
1039 }
1040
1041 static inline int blk_rq_cur_bytes(const struct request *rq)
1042 {
1043         if (!rq->bio)
1044                 return 0;
1045         if (!bio_has_data(rq->bio))     /* dataless requests such as discard */
1046                 return rq->bio->bi_iter.bi_size;
1047         return bio_iovec(rq->bio).bv_len;
1048 }
1049
1050 static inline unsigned int blk_rq_sectors(const struct request *rq)
1051 {
1052         return blk_rq_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1053 }
1054
1055 static inline unsigned int blk_rq_cur_sectors(const struct request *rq)
1056 {
1057         return blk_rq_cur_bytes(rq) >> SECTOR_SHIFT;
1058 }
1059
1060 static inline unsigned int blk_rq_stats_sectors(const struct request *rq)
1061 {
1062         return rq->stats_sectors;
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Some commands like WRITE SAME have a payload or data transfer size which
1067  * is different from the size of the request.  Any driver that supports such
1068  * commands using the RQF_SPECIAL_PAYLOAD flag needs to use this helper to
1069  * calculate the data transfer size.
1070  */
1071 static inline unsigned int blk_rq_payload_bytes(struct request *rq)
1072 {
1073         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1074                 return rq->special_vec.bv_len;
1075         return blk_rq_bytes(rq);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Return the first full biovec in the request.  The caller needs to check that
1080  * there are any bvecs before calling this helper.
1081  */
1082 static inline struct bio_vec req_bvec(struct request *rq)
1083 {
1084         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1085                 return rq->special_vec;
1086         return mp_bvec_iter_bvec(rq->bio->bi_io_vec, rq->bio->bi_iter);
1087 }
1088
1089 static inline unsigned int blk_rq_count_bios(struct request *rq)
1090 {
1091         unsigned int nr_bios = 0;
1092         struct bio *bio;
1093
1094         __rq_for_each_bio(bio, rq)
1095                 nr_bios++;
1096
1097         return nr_bios;
1098 }
1099
1100 void blk_steal_bios(struct bio_list *list, struct request *rq);
1101
1102 /*
1103  * Request completion related functions.
1104  *
1105  * blk_update_request() completes given number of bytes and updates
1106  * the request without completing it.
1107  */
1108 bool blk_update_request(struct request *rq, blk_status_t error,
1109                                unsigned int nr_bytes);
1110 void blk_abort_request(struct request *);
1111
1112 /*
1113  * Number of physical segments as sent to the device.
1114  *
1115  * Normally this is the number of discontiguous data segments sent by the
1116  * submitter.  But for data-less command like discard we might have no
1117  * actual data segments submitted, but the driver might have to add it's
1118  * own special payload.  In that case we still return 1 here so that this
1119  * special payload will be mapped.
1120  */
1121 static inline unsigned short blk_rq_nr_phys_segments(struct request *rq)
1122 {
1123         if (rq->rq_flags & RQF_SPECIAL_PAYLOAD)
1124                 return 1;
1125         return rq->nr_phys_segments;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * Number of discard segments (or ranges) the driver needs to fill in.
1130  * Each discard bio merged into a request is counted as one segment.
1131  */
1132 static inline unsigned short blk_rq_nr_discard_segments(struct request *rq)
1133 {
1134         return max_t(unsigned short, rq->nr_phys_segments, 1);
1135 }
1136
1137 int __blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1138                 struct scatterlist *sglist, struct scatterlist **last_sg);
1139 static inline int blk_rq_map_sg(struct request_queue *q, struct request *rq,
1140                 struct scatterlist *sglist)
1141 {
1142         struct scatterlist *last_sg = NULL;
1143
1144         return __blk_rq_map_sg(q, rq, sglist, &last_sg);
1145 }
1146 void blk_dump_rq_flags(struct request *, char *);
1147
1148 #ifdef CONFIG_BLK_DEV_ZONED
1149 static inline unsigned int blk_rq_zone_no(struct request *rq)
1150 {
1151         return disk_zone_no(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1152 }
1153
1154 static inline unsigned int blk_rq_zone_is_seq(struct request *rq)
1155 {
1156         return disk_zone_is_seq(rq->q->disk, blk_rq_pos(rq));
1157 }
1158
1159 /**
1160  * blk_rq_is_seq_zoned_write() - Check if @rq requires write serialization.
1161  * @rq: Request to examine.
1162  *
1163  * Note: REQ_OP_ZONE_APPEND requests do not require serialization.
1164  */
1165 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1166 {
1167         return op_needs_zoned_write_locking(req_op(rq)) &&
1168                 blk_rq_zone_is_seq(rq);
1169 }
1170
1171 bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq);
1172 bool blk_req_zone_write_trylock(struct request *rq);
1173 void __blk_req_zone_write_lock(struct request *rq);
1174 void __blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq);
1175
1176 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1177 {
1178         if (blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1179                 __blk_req_zone_write_lock(rq);
1180 }
1181
1182 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1183 {
1184         if (rq->rq_flags & RQF_ZONE_WRITE_LOCKED)
1185                 __blk_req_zone_write_unlock(rq);
1186 }
1187
1188 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1189 {
1190         return rq->q->disk->seq_zones_wlock &&
1191                 test_bit(blk_rq_zone_no(rq), rq->q->disk->seq_zones_wlock);
1192 }
1193
1194 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1195 {
1196         if (!blk_req_needs_zone_write_lock(rq))
1197                 return true;
1198         return !blk_req_zone_is_write_locked(rq);
1199 }
1200 #else /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1201 static inline bool blk_rq_is_seq_zoned_write(struct request *rq)
1202 {
1203         return false;
1204 }
1205
1206 static inline bool blk_req_needs_zone_write_lock(struct request *rq)
1207 {
1208         return false;
1209 }
1210
1211 static inline void blk_req_zone_write_lock(struct request *rq)
1212 {
1213 }
1214
1215 static inline void blk_req_zone_write_unlock(struct request *rq)
1216 {
1217 }
1218 static inline bool blk_req_zone_is_write_locked(struct request *rq)
1219 {
1220         return false;
1221 }
1222
1223 static inline bool blk_req_can_dispatch_to_zone(struct request *rq)
1224 {
1225         return true;
1226 }
1227 #endif /* CONFIG_BLK_DEV_ZONED */
1228
1229 #endif /* BLK_MQ_H */